RU224229U1 - Межфланцевый узел контроля коррозии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для оценки скорости коррозии материалов трубопроводов и трубопроводного оборудования в лабораторных и производственных условиях на участках добычи, переработки и транспортировки углеводородов для прогнозирования ресурса трубопроводов и оборудования. Межфланцевый узел контроля коррозии представляет собой универсальное устройство, состоящее из межфланцевого диска, гравиметрической кассеты с образцами-свидетелями, элементов крепления и герметизации. Выполнение межфланцевого диска позволяет в одном устройстве использовать образцы-свидетели в форме дисков, втулок, плоских и вогнутых пластин. Применение устройства позволяет оптимизировать форму образцов-свидетелей для проведения мониторинга коррозионных процессов в трубопроводах. 10 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для оценки скорости коррозионного влияния рабочей среды на материалы, применяемые для производства трубопроводов и трубопроводного технологического оборудования, и может использоваться в лабораторных условиях для проведения научных исследований или непосредственно на участках добычи, переработки и транспортирования углеводородов для определения ресурса трубопроводов и оборудования.

Проблема коррозии является актуальной для всех отраслей промышленности. В нефтегазовой отрасли этой проблеме уделяется особое внимание, что связано, в первую очередь, с разработкой новых месторождений, содержащих в составе добываемого продукта коррозионно-агрессивные компоненты, делающие трубопроводы и оборудование уязвимыми для разрушения. Скорость коррозии зависит от множества факторов, в том числе, давления, скорости температуры потока, кислотности рабочей среды и других факторов. Все эти перечисленные и другие факторы невозможно учесть в лабораторных условиях, поэтому все большее распространение получают исследования скорости коррозии на действующих трубопроводах. Гравиметрический метод, основанный на измерении потери массы образцов-свидетелей, получил широкое применение в связи с простотой конструкции и невысокой стоимостью. Для мониторинга процессов коррозии применяют различные формы и размеры образцов-свидетелей и различные конструкции узлов ввода образцов-свидетелей в действующий трубопровод. При этом, как показал анализ исследований, опубликованных в открытых источниках, результаты коррозионного воздействия рабочей среды на образцы-свидетели зависят не только от их расположения в потоке рабочей среды, но и от их формы и размеров.

Известно межфланцевое устройство контроля коррозии трубопровода по патенту РФ 201563 МПК Е21В 41/02 на полезную модель. Устройство состоит из гравиметрической кассеты с образцами-свидетелями коррозии, установленной в разъемном корпусе, состоящем из двух идентичных частей. Образцы-свидетели расположены во втулочном изоляторе заподлицо с внутренней образующей исследуемого трубопровода на равном расстоянии и изолированно друг от друга. Герметичность устройства обеспечивается установленным между идентичными частями корпуса уплотнительным кольцом и кольцевым изолятором с прокладкой, установленным между корпусом и гравиметрической кассетой. Недостатки устройства в нетехнологичности самих образцов-свидетелей как с точки зрения их производства, так и с точки зрения анализа характера коррозионного воздействия на образцы-свидетели. Кроме того, недостатки устройства в сложности установки образцов-свидетелей и их удаления, сложности изготовления множества изолирующих элементов и их установки. Также недостатком является появление дополнительных элементов для создания герметичности соединяемых частей корпуса. В целом такая конструкция не соответствует условиям мониторинга, так как при каждой выемке образцов-свидетелей необходимо заменять практически все элементы устройства за исключением корпуса.

Известно устройство межфланцевого узла контроля коррозии по патенту РФ 167617 МПК F17D 5/00 на полезную модель, представляющее собой межфланцевый диск с установленной внутри него гравиметрической кассетой со стержнем, на который установлены три дисковых образца-свидетеля, четыре изолирующие втулки, гайки и шайбы. Для установки кассеты в проходном отверстии межфланцевого диска выполнены направляющие пазы, после установки кассеты ее положение фиксируют двумя пластинами с помощью винтов, вворачиваемых в корпус межфланцевого диска. Такая схема закрепления гравиметрической кассеты не обладает достаточной жесткостью, а в условиях проведения испытаний на фонтанной арматуре и трубопроводах, где течение потока рабочей среды имеет турбулентный характер и вызывает вибрации нежестко закрепленных конструкций, может способствовать разрушению гравиметрической кассеты.

Известно межфланцевое устройство контроля скорости коррозии, представленное в диссертации А.Д. Юсупова «Обеспечение устойчивых технологических режимов эксплуатации высокотемпературных газоконденсатных скважин в условиях углекислотной коррозии». Уфа, 2022. Устройство включает межфланцевый диск с проходным отверстием в центральной части и двумя соосными идентичными отверстиями на периферийной части, выполненные с выходом в проходное отверстие межфланцевого диска, гравиметрическую кассету с установленными на стержне образцами-свидетелями в форме дисков, и изоляторами в форме ступенчатых втулок с местами установки образцов-свидетелей, изолирующих их от контакта со стержнем, элементы крепления гравиметрической кассеты в межфланцевом диске, выполненные в форме резьбовых головок с глухим отверстием под свободную установку стержня и приводной частью в форме многогранника и элементы герметизации отверстий в виде резьбовых штуцеров. Отверстия под установку резьбовых головок и резьбовых штуцеров выполнены ступенчатыми, в ступени, примыкающей к проходному отверстию, выполнена резьба под установку резьбовой головки, а в ступени, примыкающей к периферийной поверхности межфланцевого диска, выполнена резьба под установку герметизирующего штуцера. Сборка устройства осуществляется следующим образом. Гравиметрическая кассета вначале собирается в заданной последовательности установки образцов-свидетелей и изоляторов и при вывернутых штуцере и резьбовой головке из верхнего отверстия вводится в проходной отверстие, не нарушая сборки, и устанавливается на опорную поверхность нижней резьбовой головки, ориентируясь на совпадение отверстия в сборке с отверстием под стержень в резьбовой головке. Затем через верхнее отверстие вводят в сборку стержень до упора его в основание глухого отверстия, ввинчивают резьбовую головку в резьбовую часть верхнего отверстия и закрепляют кассету между опорными поверхностями нижней и верхней резьбовых головок. При необходимости соблюдения равноудаленности образцов-свидетелей от верхней и нижней поверхностей проходного отверстия регулировку производят перемещением нижней и верхней резьбовых головок. Затем герметизируют оба отверстия, устанавливают устройство в разжатое межфланцевое пространство, устанавливают уплотнительные прокладки и сжимают фланцы. Межфланцевое устройство готово к запуску в работу. Недостатки устройства в неудобстве установки гравиметрической кассеты в межфланцевый диск. Другой недостаток, присущий всем устройствам для определения скорости коррозии, заключается в том, что выбор образцов-свидетелей для мониторинга процесса определяется без определения оптимальной формы образца-свидетеля, показывающей результаты исследования определенного участка трубопровода близкие к реальным показателям скорости коррозии, определяемым другими методами контроля или ревизией тех же участков, трубопровода.

Техническая задача, решаемая заявленным устройством, заключается в создании универсального устройства для установки образцов различных форм исполнения для проведения предварительного мониторинга по установлению оптимальной формы образца-свидетеля и проведению в том же устройстве и на том же участке производственного мониторинга по определению скорости коррозии.

Поставленная задача решается сочетанием известных и новых признаков. Известные признаки заключаются в том, что межфланцевый узел контроля скорости коррозии включает межфланцевый диск с проходным отверстием в центральной части и двумя открытыми отверстиями на периферийной части, выполненными с выходом в проходное отверстие, содержащими резьбовые части под установку элементов крепления гравиметрической кассеты и установку элементов герметизации отверстий по отношению к окружающей среде, гравиметрическую кассету с установленными на стержне образцами-свидетелями и изоляторами, элементы крепления гравиметрической кассеты в межфланцевом диске, выполненные в форме резьбовых головок с приводной частью, выполненной в форме многогранника, и элементы герметизации отверстий, выполненные в форме резьбовых штуцеров. Новые признаки заключаются в том, что гравиметрическая кассета снабжена дополнительным сменным стержнем, стержни жестко соединены с резьбовой головкой, отверстия под установку элементов крепления гравиметрической кассеты и элементов герметизации отверстий выполнены разнесенными вдоль центральной оси проходного отверстия межфланцевого диска и развернуты относительно друг друга на 180 градусов, при этом оси отверстий параллельны друг другу и перпендикулярны центральной оси проходного отверстия, соосно с каждым из отверстий под установку элементов крепления гравиметрической кассеты в противолежащей части межфланцевого диска выполнено отверстие ступенчатой формы, открытое по отношению к проходному отверстию межфланцевого диска и глухое по отношению к его периферийной части, в ступени, открытой к проходному отверстию, размещено опорное кольцо с проходным отверстием, выполненным как направляющая стержня гравиметрической кассеты, а размещенная за опорным кольцом глухая часть ступенчатого отверстия выполнена с возможностью осевого перемещения стержня при установке, закреплении гравиметрической кассеты в межфланцевом диске и удалении из него, при этом устанавливаемые в гравиметрическую кассету образцы имеют форму, выполненную на основе анализа возмущений потока, создаваемых формой образцов-свидетелей, которые могут иметь форму диска или втулки с центральным посадочным отверстием, или форму прямоугольной или прямоугольной вогнутой пластины с двумя посадочными отверстиями.

Предложенное устройство поясняется описанием и графическими материалами, где изображено:

- на фиг.1 - общий вид межфланцевого узла контроля коррозии, установленного между фланцами трубопровода, в разрезе;

- на фиг.2 - общий вид межфланцевого узла контроля коррозии с образцами-свидетелями в форме прямоугольных пластин, в разрезе;

- на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2;

- на фиг.4 - общий вид межфланцевого узла контроля коррозии с образцами-свидетелями в форме дисков, в разрезе;

- на фиг.5 - разрез по Б-Б на фиг.4;

- на фиг.6 - общий вид межфланцевого узла контроля коррозии с образцами-свидетелями в форме втулок, в разрезе;

- на фиг.7 - разрез по В-В на фиг.6;

- на фиг.8 - общий вид межфланцевого узла контроля коррозии с образцами-свидетелями в форме плоской и вогнутой прямоугольных пластин, в разрезе;

- на фиг.9 - разрез по Г-Г на фиг.8;

- на фиг.10 - разрез по Д-Д на фиг.8.

На фиг.1 представлен межфланцевый узел контроля коррозии 1 в сборе, установленный в трубопроводе между фланцами 2 и 3 с уплотнительными прокладками 4 и 5. Фланцы соединены между собой шпильками 6 и гайками 7. Поток рабочей среды 8, проходя через проходное отверстие 9 межфланцевого узла контроля коррозии, воздействует на образцы-свидетели 10, изменяя их вес за счет коррозионных и эрозионных явлений, происходящих на поверхности образцов-свидетелей.

Межфланцевый узел контроля коррозии 1 (фиг.2, 3) состоит из межфланцевого диска 11 с проходным отверстием 9, гравиметрической кассеты 12, установленной в проходном отверстии 9 и элементов герметизации. Гравиметрическая кассета 12 с плоскими образцами-свидетелями 13 прямоугольной формы, состоит из двух стержней 14 и 15, установленных в трубках-изоляторах 16 с возможностью перемещения в них, трех образцов-свидетелей 13, установленных между изоляторами 17. Стержни снабжены резьбовыми головками 18 с приводной частью 19, выполненной в форме многогранника. Межфланцевый диск снабжен двумя отверстиями 20 и 21, выполненными со стороны периферийной поверхности 22 с выходом в проходное отверстие 9. Отверстия 20 и 21 выполнены отстоящими друг от друга на расстояние вдоль центральной оси 23 и развернутыми относительно друг друга на 180 градусов, при этом оси отверстий параллельны друг другу и перпендикулярны центральной оси 23 проходного отверстия. Отверстия 20 и 21 содержат резьбовые участки 24, под установку резьбовых головок стержней гравиметрической кассеты, и 25, под установку герметизирующего штуцера 26. Соосно с каждым из отверстий 20 и 21 выполнены отверстия 27 и 28 с открытыми по отношению к проходному отверстию 9 ступенями, в которых установлены опорные кольца 29 и 30 с проходными отверстиями, выполненными как направляющие стержней, а глухая часть 31 каждого из отверстий 27 и 28 выполнена с возможностью осевого перемещения по ней стержня гравиметрической кассеты.

Межфланцевый узел контроля коррозии, представленный на фиг.4 и 5, сохраняет все элементы межфланцевого диска 11, представленного на фиг.2, стержень 14, установленный в трубке 16, принадлежащие гравиметрической кассете, два герметизирующих штуцера 26 и два опорных кольца 29 и 30. Изменения заключаются в том, что в гравиметрической кассете установлены образцы-свидетели 31 в форме дисков, изоляторы 32 в форме втулок, а резьбовый участок 24 и отверстие в опорном кольце 30 заглушены сменными вставками 33 и 34.

Межфланцевый узел контроля коррозии, представленный на фиг.6 и 7, также сохраняет все элементы межфланцевого диска 11, представленного на фиг.2, стержень 14, установленный в трубке 16, два герметизирующих штуцера 26 и два опорных кольца 29 и 30. Изменения заключаются в том, что в гравиметрической кассете установлены образцы-свидетели 35 в форме втулок, изоляторы 36 в форме дисков, а резьбовый участок 24 и отверстие в опорном кольце 30 заглушены сменными вставками 33 и 34.

Межфланцевый узел контроля коррозии, представленный на фиг.8, 9 и 10, также сохраняет все элементы межфланцевого диска 11, представленного на фиг.2, и кроме того, два стержня 14 и 15, установленные в трубках 16, принадлежащие гравиметрической кассете, два герметизирующих штуцера 26 и два опорных кольца 29 и 30. Изменения заключаются в том, что в гравиметрической кассете установлены образцы-свидетели 37 и 38 в форме прямоугольных вогнутых пластин в нижней и верхней частях проходного отверстия и образец-свидетель 39 в форме прямоугольной плоской пластины, установленной в центральной части проходного отверстия.

Сборка устройства осуществляется на примере установки в устройство образца-свидетеля в форме диска (фиг.4 и 5) следующим образом. Образцы-свидетели 31 и изоляторы 32 собирают на трубке-изоляторе 16 и в собранном виде устанавливают в проходное отверстие 9 межфланцевого диска 11, вводят стержень 14 через отверстие 20 в трубку-изолятор 16 и далее в отверстие опорного кольца 29. Ввинчивая резьбовую головку 18 стержня 14 в резьбовое отверстие 24 закрепляют гравиметрическую кассету в межфланцевом диске и устанавливают герметизирующий штуцер 26. При использовании образцов-свидетелей в форме диска или втулок резьбовую часть отверстия 21 и проходную часть опорного кольца 30 заглушают сменными вставками 33 и 34. При использовании образцов-свидетелей в форме прямоугольных пластин плоской или вогнутой формы сборку ведут аналогичным образом с использованием двух стержней. Разборку устройства ведут в обратном порядке.

Использование устройства в лабораторных или производственных условиях позволяет более эффективно использовать гравиметрический метод определения скорости коррозии материалов, используемых в условиях коррозионно-агрессивных сред.

Claims (2)

1. Межфланцевый узел контроля коррозии, включающий межфланцевый диск с проходным отверстием в центральной части и двумя открытыми отверстиями на периферийной части, выполненными с выходом в проходное отверстие, содержащими резьбовые части под установку элементов крепления гравиметрической кассеты и установку элементов герметизации отверстий по отношению к окружающей среде, гравиметрическую кассету с установленными на стержне образцами-свидетелями и изоляторами, элементы крепления гравиметрической кассеты в межфланцевом диске, выполненные в форме резьбовых головок с приводной частью, выполненной в форме многогранника, и элементы герметизации отверстий, выполненные в форме резьбовых штуцеров, отличающийся тем, что гравиметрическая кассета снабжена дополнительным сменным стержнем, стержни жестко соединены с резьбовой головкой, отверстия под установку элементов крепления гравиметрической кассеты и элементов герметизации отверстий выполнены разнесенными вдоль центральной оси проходного отверстия межфланцевого диска и развернуты относительно друг друга на 180 градусов, при этом оси отверстий параллельны друг другу и перпендикулярны центральной оси проходного отверстия, соосно с каждым из отверстий под установку элементов крепления гравиметрической кассеты в противолежащей части межфланцевого диска выполнено отверстие ступенчатой формы, открытое по отношению к проходному отверстию межфланцевого диска и глухое по отношению к его периферийной части, в ступени, открытой к проходному отверстию, размещено опорное кольцо с проходным отверстием, выполненным как направляющая стержня гравиметрической кассеты, а размещенная за опорным кольцом глухая часть ступенчатого отверстия выполнена с возможностью осевого перемещения стержня при установке, закреплении гравиметрической кассеты в межфланцевом диске и удалении из него, при этом устанавливаемые в гравиметрическую кассету образцы имеют форму, выполненную на основе анализа возмущений потока, создаваемых формой образцов-свидетелей.

2. Межфланцевый узел контроля коррозии по п. 1, отличающийся тем, что устанавливаемые в гравиметрическую кассету образцы имеют форму диска или втулки с центральным посадочным отверстием, или форму прямоугольной или прямоугольной вогнутой пластины с двумя посадочными отверстиями.